帶電粒子在電場中圓周運動1課件

1、通過對教材的整合，知識的梳理，首先掌握基本概念，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，基本概念包括電場強度，電場線，電勢能，電勢差，等勢面，基本規(guī)律主要包括直線運動和牛頓第二定律的結(jié)合應(yīng)用，用類平拋運動和圓周運動知識的處理思想。電學(xué)復(fù)習(xí)2、加強對幾種常見運動模型的研究，注重模型產(chǎn)生的背景，熟悉模型的特征以及規(guī)律，建立各種模型和相關(guān)知識的鏈接，同時加強創(chuàng)新題的訓(xùn)練，并且注重進行一題多解、一題多變、多解歸一的訓(xùn)練，以提高應(yīng)試水平做到有備無患。3、靈活掌握規(guī)律的應(yīng)用，注重解題方法的培養(yǎng)，首先進行受力分析，根據(jù)受力情況分析物體的運動狀態(tài)，找出物體的速度、位移及其變化特點，如出現(xiàn)臨界狀態(tài)，要分析臨界條件。要恰當(dāng)靈活地運用力學(xué)三大規(guī)律處理問題，對于一些比較復(fù)雜的物理問題必要時還要掌握一些特殊的方法，如：類比、等效、建立模型的思維方法。應(yīng)用三：帶電粒子在電場中的運動。問：帶電粒子在電場中的運動形式大致有哪幾種？1、平衡：共點力平衡2、加速：電場力做功使帶電粒子的動能增加或減少，3、偏轉(zhuǎn)：帶電粒子以垂直于電場方向飛入電場時，作類平拋運動。

運動形式也可以是圓周運動、擺動等，其解題思路與解力學(xué)題相似（三條基本途徑：牛頓第二定律；功能關(guān)系；動量定理及守恒定律），只是由于電場的參加，要多考慮一個電場力。較典型的應(yīng)用實列是示波器。題：一條長為L的輕質(zhì)細(xì)線，上端固定，下端栓一個質(zhì)量為M的帶電量為q的小球，將它置于一水平向右的勻強電場中，場強大小為E。已知當(dāng)細(xì)線離開豎直位置的偏角為α?xí)r。小球處于平衡狀態(tài)，如圖示aBo1、小球帶何種電荷？2、如果使細(xì)線的偏角由α增大到φ，然后由靜止釋放，則φ應(yīng)為多大才能使細(xì)線在到達(dá)豎直位置時，小球的速度剛好為零？(04年上海:等效單擺)3、如果讓小球帶負(fù)電，小球從什么位置靜止一釋放就開始做圓周運動？4、為使小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運動，則必須在平衡位置給小球以多大的沖量？(類重力場)5、將小球拉到與O點水平位置釋放，小球到達(dá)什么位置速度最大？其最大速度是多少？(難)6、將小球拉到與O點水平位置釋放，能不能到達(dá)最低點B？如能，則到達(dá)最低點時，線的拉力多大？7、將細(xì)線變成輕質(zhì)硬桿或光滑絕緣環(huán)，情況又如何？例：如圖所示,矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有水平向右的勻場電場，虛線框外為真空區(qū)域；半徑為R、內(nèi)壁光滑、內(nèi)徑很小的絕緣半圓管ADB固定在豎直平面內(nèi)，直徑AB垂直于水平虛線MN，圓心O恰在MN的中點，半圓管的一半處于電場中。一質(zhì)量為m，可視為支點的帶正電小球從半圓管的A點由靜止開始滑入管內(nèi)，小球從B點穿出后，能夠通過B點正下方的C點。重力加速度為g,小球在C點處的加速度為5g/3，求：(1)小球在B點時，對半圓軌道的壓力大?。唬?）虛線框MNPQ的高度和寬度滿足的條件。解（1）由于小球在C處的加速度大于g，所以C點必在電場中。在C點，小球受到相互垂直的重力mg和電場力F作用，由牛頓第二定律有解得F=4mg/3。小球從A到B的過程中，由功能關(guān)系有在B點，由牛頓第二定律有解得圓軌對小球的支持力為N=7mg/3由牛頓第三定律，小球?qū)A軌道的壓力大小為（2）小球從B到C的過程中：在豎直方向做自由落體運動，設(shè)B、C間的距離為y;在水平方向先向左做勻減速運動，當(dāng)水平速度減為零時，向左的水平位移達(dá)到最大值x,此后向右做勻加速運動。由于水平方向受到的力恒定，因此減速段與加速段經(jīng)歷的時間相同，水平初速與水平末速等大反向，設(shè)減速段時間為t在水平方向，由動量定理有解得由運動學(xué)公式有故寬度滿足的條件為虛線框MNPQ的寬度滿足的條件為因

如右圖所示，一帶正電的小球，系于長為的不可伸長的輕線一端，線的另一端固定在O點，他們處在勻強電場中，電場的方向水平向右，場強的大小為E，已知電場對小球的作用力的大小等于小球的重力?，F(xiàn)先把小球拉到圖中的處，使細(xì)線拉直，并與場強方向平行，然后由靜止釋放小球，已知小球在經(jīng)過最低點的瞬間，因受線的拉力作用，其速度的豎直分量突變?yōu)榱?，水平分量沒有變化，則小球到達(dá)與點等高的點時速度的大小為A.B.C.D.037、一勻強電場，場強方向是水平的（如右圖），一個質(zhì)量為m的帶電小球，從O點出發(fā)，初速度的大小為，在電場力與重力的作用下,恰能沿與場強反方向成θ角的直線運動。求小球運動到最高點時電勢能與在O點的電勢能之差。如下圖所示，帶正電的小球質(zhì)量為，帶電量為至于光滑絕緣水平面上的A點，當(dāng)空間存在著斜向上的勻強電場時，該小球從靜止開始始終沿水平面做勻速直線運動，當(dāng)運動到B點時，測得其速度，此時小球的位移為S=0.15m.求次勻強電場E的取值范圍。某同學(xué)求解如下：設(shè)電場方向與水平面之間夾角為θ，由動能定理得由題意可知θ>0,所以當(dāng)時，小球?qū)⑹冀K沿水平面做勻加速直線運動經(jīng)檢查，計算無誤，該同學(xué)所得結(jié)論是否有不完善之處？若有請予以補充。一質(zhì)量為，電量為的帶正電質(zhì)點，以的速度垂直于電場方向從a點進入勻強電場區(qū)域，并從b點離開電場區(qū)域。離開電場時的速度為。由此可知，電場中a、b兩點間的電勢差__________V;帶電質(zhì)點離開電場時，速度在電場方向的分量為________m/s.不考慮重力作用。如圖所示在光滑水平面上的O點